制冷剂基本常识PPT课件

制冷剂基本常识第一节制冷剂概述第二节制冷剂的热物性参数及其计算方法第三节制冷剂的物理化学性质及其应用第四节常用制冷剂.第一节制冷剂概述一、制冷剂的发展、应用与选用原则只有在工作温度范围内能够汽化和凝结的物质才有可能作为制冷剂使用。http://www.hvacr.cn/.第一节制冷剂概述一、制冷剂的发展、应用与选用原则.http://market.hvacr.cn/.2000年臭氧空洞的形状2002年臭氧空洞变形了..第一节制冷剂概述一、制冷剂的发展、应用与选用原则http://hp.hvacr.cn/.1.热力学性质方面2.迁移性质方面(1)工作温度范围内有合适的压力和压力比。(2)单位制冷量q0和单位容积制冷量qv较大。(3)比功w和单位容积压缩功wv小，循环效率高。 蒸发压力≧大气压力，以免系统出现负压 冷凝压力不要过高，以免设备笨重 冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大，降低输气系数(4)等熵压缩终了温度t2不能太高，以免润滑条件恶化或制冷剂自身在高温下分解。作为制冷剂应符合的要求.3.物理化学性质方面4.其它 原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。.二、制冷剂命名制冷剂按其化学组成主要有三类.字母“R”和它后面的一组数字或字母表示制冷剂；根据制冷剂分子组成按一定规则编写1.无机化合物2.氟里昂和烷烃类编写规则制冷剂的简写符号.表2-1制冷剂符号举例 化合物名称 分子式 m、n、x、z值 简写符号 一氟三氯甲烷 CFCl3 m=1,n=0,x=1 R11 二氟二氯甲烷 CF2Cl2 m=1,n=0,x=2 R12 三氟一溴甲烷 CF3Br m=1,n=0,x=3,z=1 R13B1 二氟一氯甲烷 CHF2Cl m=1,n=1,x=2 R22 二氟甲烷 CH2F2 m=1,n=2,x=2 R32 甲烷 CH4 m=1,n=4,x=0 R50 三氟二氯乙烷 C2HF3Cl2 m=2,n=1,x=3 R123 五氟乙烷 C2HF5 m=2,n=1,x=5 R125 四氟乙烷 C2H2F4 m=2,n=2,x=4 R134a 乙烷 C2H6 m=2,n=6,x=0 R170 丙烷 C3H8 m=3,n=8,x=0 R290.3.非共沸混合工质4.共沸混合工质5.环烷烃、链烯烃以及它们的卤代物 简写符号规定：环烷烃及环烷烃的卤代物用字母“RC”开头，链烯烃及链烯烃的卤代物用字母“R1”开头，其后的数字排写规则与氟里昂及烷烃类符号表示中的数字排写规则相同。由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成，在气化或液化过程中，蒸气成分与溶液成分始终保持相同；在既定压力下，发生相变时对应的温度保持不变。由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成。在定压下气化或液化过程中，蒸气成分与溶液成分不断变化，对应的温度也不断变化。.此外，有机氧化物、脂肪族胺用R6开头，其后数字任选。详细可从表2-2制冷剂 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 符号表示中查出。.第二章制冷剂、载冷剂及润滑油第二节制冷剂的热物性参数及其计算方法.一、热力性质制冷剂的常用热力性质：压力、温度、比体积、比内能、比焓，比熵、比热容、声速，都是状态参数，彼此之间存在一定的函数关系。热力学参数关系：通过实验方法测定出来。它们常被表示成两种形式：一种是热力学性质图和表，参数关系方程式。最基本的热力学性质数据；表2-3制冷剂的基本热力性质导出热力学量是通过热力学关系式计算得到。在使用热力性质图和表时，应当注意不同表的焓和熵等参数的基准值的选取。.热力参数的关系/方程式：（1）压缩性系数：（2）饱和蒸气压一般由实验数据拟合得到。（3）汽化热：与单位质量制冷量有关。（4）比热容：一般由实验测得。（5）液体的密度压缩系数Z可用实验测定。式中：.二、热物性参数的计算机计算方法1、气相热力性质计算状态方程：很多（如马丁-侯方程）有了精确的状态方程，利用热力学关系式，可推导出比焓、比熵等热力性质。它是压力、温度、比体积关系式。式中：.1、气相热力性质计算由状态方程计算亥姆霍兹自由能的余函数公式为由热力学的余函数理论可知，只要求得了亥姆霍兹自由能的余函数，其他余函数都可以由此经过简单求导或加减运算得到。.1、气相热力性质计算.2、液相热力性质计算计算饱和液体比体积：计算饱和液体比焓：=饱和蒸气的比焓-气化热。计算过冷液体比焓和比熵：计算饱和液体比熵：=饱和蒸气的比熵-气化热/热力学温度。密度的倒数，.3、物性计算程序示例：可以看出，计算热力参数的方法似乎有点繁琐，还不如查表方便。但实际上，不管是作制冷系统的设计还是作优化分析研究，都经常地反复地要查找大量的热力性质数据，这时，采用上述方法通过计算机计算就显得非常的方便。.第三节制冷剂的物理化学性质及其应用1.安全性(1)毒性虽然一些氟里昂制冷剂其毒性都较低，但在高温或火焰作用下会分解出极毒的光气。(2)燃烧性和爆炸性(3)安全分类表2–8与表2–9分别给出了6个安全等级的划分定义和一些制冷剂的安全分类。爆炸极限.表2–7制冷剂的毒性指标给出常用制冷剂TLVs或AEL值 制冷剂代号 TLVs或AEL 制冷剂代号 TLVs或AEL 制冷剂代号 TLVs或AEL R11 1000 R125 1000 R290 5000 R12 1000 R134a 1000 R500 1000 R22 1000 R142b 1000 R502 1000 R23 1000 R143a 1000 R600a 800 R32 1000 R152a 1000 R717 25 R123 50 R718 1000 R744 5000.表2–8一些制冷剂的易燃易爆特性注：None表示不燃烧，na表示未知。 制冷剂代号 爆炸极限(容积%) 制冷剂代号 爆炸极限(容积%) 制冷剂代号 爆炸极限(容积%) 11 None 124 None 290 2.3-7.3 12 None 125 None 500 None 22 None 134a None 502 None 23 None 142b 6.7-14.9 600a 1.8-8.4 32 14-31 143a 6.0-na 717 16.0-25.0 123 None 152a 3.9-16.9 718 None.表2–9ASHRAE34-1992以毒性和可燃性为界限的安全分类 毒性可燃性 TLVs值确定或一定的系数，制冷剂体积分数≥4×10-4 TLVs值确定或一定的系数，制冷剂体积分数<4×10-4 无火焰传播 不燃 A1 B1 制冷剂LFL>0.1kg/m3,燃烧热<19000kJ/kg 低度可燃性 A2 B2 制冷剂LFL≤0.1kg/m3,燃烧热≥19000kJ/kg 高度可燃性 A3 B3 低毒性 高毒性.表2–10一些制冷剂的安全分类 制冷剂代号 安全分类 制冷剂代号 安全分类 制冷剂代号 安全分类 R11 A1 R124 A1 R290 A3 R12 A1 R125 A1 R500 A1 R22 A1 R134a A1 R502 A1 R23 A1 R142b A2 R600a A3 R32 A2 R143a A2 R717 B2 R123 B1 R152a A2 R718 A1.2.热稳定性制冷剂在正常运转条件下不发生裂解。在温度较高又有油、钢铁、铜存在长时间使用会发生变质甚至热解。.3.对 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的作用正常情况下，卤素化合物制冷剂与大多数常用金属材料不起作用。只在某种情况例如水解作用、分解作用等下，一些材料才会和制冷剂发生作用。制冷系统中应尽量避免水分存在和铜铁共用。氨制冷机中不能用黄铜、紫铜和其它铜合金，因为有水分时要引起腐蚀，但磷青铜除外。橡胶与氟利昂会发生溶解；氟里昂对塑料等高分子化合物会起“膨润”作用(变软、膨胀和起泡)，故在制冷系统中要选用特殊橡胶或塑料。.4.与润滑油的互溶性在大多数制冷机里，工质与润滑油相互接触是不可避免的。各种工质与润滑油之间的溶解程度不同。有的完全溶解，有的几乎不溶解，有的部分溶解。若工质与油不溶解，可以从冷凝器或贮液器中将油分离出来，避免将油带入蒸发器中，降低传热效果。若制冷工质与油溶解，会使润滑油变稀，影响润滑作用，且油会被代入蒸发器中，影响到传热效果。.5.与水的溶解性“冰堵现象” 当温度降到0℃以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛细管的通道形成“冰堵”，致使制冷机不能正常工作。6.泄漏性.表2–11水分在一些制冷剂中的溶解度（25℃）注：na表示没有找到可用的数据。 制冷剂代号 溶解度(质量%) 制冷剂代号 溶解度(质量%) 制冷剂代号 溶解度(质量%) 11 0.0098 124 0.07 290 na 12 0.01 125 0.07 500 0.05 22 0.13 134a 0.11 502 0.06 23 0.15 142b 0.05 600a na 32 0.12 143a 0.08 123 0.08 152a 0.17.表4-5制冷剂的安全、环境特性表注:①LFL燃烧低限，它是可燃性的一个标志。②TLV-TWA低限值的时间加权平均值。臭氧消耗潜能值ODP(OzoneDepletionPotential)，是一个规范化的标志，选用CFC11的值作为基准值1.0，表示制冷剂消耗大气臭氧分子潜能的程度。全球变暖潜能值GWP(GlobalWarmingPotential)，是衡量制冷剂对气候变暖影响的指标值。当选用CFC11的值作为基准值1.0时，称为HGWP。近年来人们将作用100年的CO2作为基准，并将CO2的温室效应潜能值定为1.0，称为GWP或GWP100。7、制冷剂与大气环境氟利昂类制冷剂中，凡分子内含有氯或溴原子的制冷剂对大气臭氧层有潜在的消耗能力。表4-5所示GWP数值是相对于一百年年限产生的二氧化碳的量;所示混合物的GWP100是由质量分数计算得来。要全面反映温室效应必须考虑机器的泄漏量、使用年限、能耗等多方面的因素。.总体温室效应值TEWI(TotalEquivalentWarmingImpact)，是综合反映一台机器对全球变暖所造成影响的指标值。其计算方法如下:TEWI=mIGWPn+EnB式中：GWP—以CO2为基准的全球变暖潜能值；m—系统中制冷剂总质量（kg）；I—制冷剂的年泄漏率（%）；n—系统运行年限（年）；E—系统每年的能耗（kWh）；B—每度电CO2的释放量[kg/（kWh）]。 TEWI由两项构成：直接使用制冷剂产生的温室效应；制冷机使用期内电厂发电产生的间接温室效应。前者指计算年限内泄漏的制冷剂相当于多少公斤CO2的积聚效果，后者体现产生1kWh电，由燃料燃烧所释放的CO2量。需要指出的是，间接温室效应对各个国家而言是不同的，取决于该国火力发电和水力发电的比例，以及火力发电的全厂热效率。.大气寿命τ，是制冷剂排放到大气中一直到分解前时间，也就是制冷剂在大气中的存留的时间。制冷剂的寿命长，说明其潜在的破坏作用就大。寿命期气候性能LCCP（LifeCycleClimatePerformance），是在TEWI基础上补充了制冷机和制冷剂生产过程中的能耗引起的温室效应。若用LCCP衡量和分析，其直接温室效应均很小，且可以通过提高能效比来补偿；间接温室效应占主要部分。.表4-5制冷剂的安全、环境特性表.7、制冷剂与大气环境.表4-6绿色环保制冷剂的趋势.沸点-33.3℃，凝固点-77.9℃单位容积制冷量大粘性小，传热性好，流动阻力小毒性较大，有一定的可燃性，安全分类为B2氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味氨液飞溅到皮肤上会引起肿胀甚至冻伤氨系统中有水分会加剧对金属腐蚀同时减小制冷量以任意比与水互溶但在矿物润滑油中的溶解度很小系统中氨分离的游离氢积累至一定程度遇空气爆炸氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出在氨制冷机中不用铜和铜合金材料(磷青铜除外)第四节常用制冷剂1.无机物.2.氟利昂(1)R12（二氟二氯甲烷CF2Cl2）(2)R134a（四氟乙烷CH2FCF3）.R134aChemicalname:1,1,1,2-TetrafluorethaneChemicalformula:CF3-CH2F SubstituteforR12 Solkane134ahassimilarVapourpressureasR12 ExistingR12equipmentcanberetrofittedwithSolkane134a Solkane134aisnon-flammableandsafetouse Solkane134aisenvironmentallyacceptable Applications Solkane134acanreplaceR12inmostapplications. Householdrefrigerators Carairconditioningsystems Heatpumps Chillers Transportrefrigeration Commercialcooling.(3)R11（一氟三氯甲烷CFCl3）(4)R22（二氟一氯甲烷CHF2Cl）.R22:Chemicalname:ChlordifluormethaneChemicalformula:CHCIF2 IncomparisontoCFC12,theODPofSolkane22isreducedby94.5% Itisusedinabroadspectrumofdifferentapplications Mostlyusedrefrigerantworldwide PossiblereplacementforCFC12andCFC502inlow-temperatureapplication Well-knownandapprovedrefrigerant Application FrozenfooddisplaycaseChestfreezer Airconditioner Coldstorageroom Heatpump ransportcoolingsystem Commercialrefrigeration(e.g.supermarket,inmediumandlowtemperaturerange) Industrialrefrigeration.R123Chemicalname:1,1-Dichloro-2,2,2-trifluorethaneChemicalformula:CHCI2-CF3 Lowpressurerefrigerant PhysicalpropertiescomparabletoR11 Non-flammable Useofconventionaloilspossible ODPreducedby98%relatedtoR11 LowHGWP Solkane123isaninterimreplacementforCFC11. Centrifugalchillersforindustrialandcommercialuse Centrifugalcompressors ORC-processes Heat-pumps CFC11compatiblemineraloilscanbeusedwithSolkane123. Solkane123,asaninterimrefrigerant,ensurestheoperationofexisting CFC11-equipmentwithlowresiduallifetime. Toxicity PAFT-Results (ProgramforAlternativeFluorcarbonToxicityTesting): Short-termstudies:lowtoxicity Long-termstudies:onratsanincreasedincedenceofbenigntumourswas observed Attention: lassifiedaccording TRGS905,category3substancesaresuspectedcarcinogens. Measurementsoncentrifugalchillersshowedthattheoperationunder approvedtechnicalprocedurescanbesafelymaintained..R142bblowingagentsproducefoamssuchaspolyurethanefoamandextrudedpolystyrene,whichprovideinsulation. Description Appearance:colourlessgas Odour:faintlyethereal Solkane142b,ahigh-puritygasliquefiedunderpressure,hasawiderangeof applicationsintheplasticfoamssectoreitheraloneorasamixturewithSolkane22. OnaccountofitspropertiesSolkane142bconstitutesanidealalternativeforfullyhalogenatedchloro-fluorocarbons. .R23Chemicalname:TrifluormethaneChemicalformula:CHF3 SubstituteforR13 Highpressurerefrigerantforultra-lowtemperatures(-60°Cto-100°C) Solkane23featuresamongotherssimilarVapourpressureasR13 Solkane23isnotflammableandsafetohandle Solkane23presentsnotoxicologicalrisks Compressorsmustbechargedwithpolyolesteroils Applications Thelow-temperaturerefrigerantSolkane23findsitsexclusiveusein cascadesystemsatanevaporatingtemperatureof–60°Cto–100°Candatacondensingtemperatureofapprox.–10°Cto–40°C. Industrialrefrigerationsystemsfore.g.gasseparationandchemicalprocess engineering Pharmaceuticalmanufacturingplants Medicalapplications Materialtesting Cryomatsandcryostats High-vacuumchambers Testchambers,testbenches RetrofittingofexistingR13-systemsispossible.R404AChemicalname:Pentafluorethane/1,1,1-Trifluorethane/1,1,1-Tetrafluorethane:Chemicalformula:CHF2-CF3/CH3-CF3/CF3-CH2F SubstituteforR502 NearazeotropicrefrigerantcontainingR125,R143aandR134a(44/52/4%by weight) Refrigerantmustbechargedfromliquidphase PhysicalandthermodynamicalpropertiescomparabletoR502 Non-flammable Compressorsmustbechargedwithpolyolesteroils application Cold-storagecells Supermarketdisplaycases Icemachines ReplacementforR502intransportrefrigeration RetrofitofexistingR502-installationswithSolkane404Aispossible.R407C:Chemicalname:Difluormethan/Pentafluorethane/1,1,1,2TetrafluorethaneChemicalformula:CH2F2/CF3–CHF2/CF3–CH2F InterimreplacementforR22 RefrigerantcontainingR32,R125andR134a(23/25/52weight-%) temperatureglideapprox.7K Refrigerantmustbechargedfromliquidphase PhysicalandVapourpressurecomparabletoR22 Noflammabeandsafetohandle Commerciallyavaible mixablewithpolyesteroil environmentallyacceptable application Air-conditioningsystemes Heat-pumbs Industrialandcommercialcooling* Solkane407cisapplicablefornewair-conditioningunitsorforretrofit ofexistingR22installations* *notforsystemswithfloodedevaporation.R410Chemicalname:Difluormethane/PentafluorethaneChemicalformula:CH2F2/CHF2-CF3 NearazeotropicrefrigerantcontainingR32andR125 DistincthigherefficiencyincomparisionwithR22 Non-flammable Solkane410isatngfavouredworldwideaslong-termalternativeforR22 Commerciallyavailable Compressorsmustbechargedwithpolyolesteroils Applications Air-Conditioningunits Heatpumps Coldstorage Industrialandcommercialrefrigeration Regardingthesystemcomponents(compressoretc.),thehigherpressure levelofSolkane410hastobeconsidered SubstitutionofR13B1bySolkane410inlowtemperatureapplicationis possible.R507:Chemicalname:Pentafluorethane/TrifluorethaneChemicalformula:CHF2-CF3/CH3-CF3 SubstituteforR502 AzeotropicrefrigerantcontainingR125andR143a(50/50%byweight) PhysicalandVapourpressurecomparabletoR502 SamehandlingasR502 Non-flammable Compressorsmustbechargedwithpolyolesteroils application Cold-storagecells Supermarketdisplaycases Icemachines AsareplacementforR502inrefrigeratedtransport InpracticeSolkane507hasproventobetheoptimalreplacementforR502 RetrofitofexistingR502-installationswithSolkane507ispossible .3.碳氢化合物(1)R600a（异丁烷i-C4H10）(2)R290（丙烷C3H8）沸点和凝固点比R600a低，蒸气压较高和容积制冷量比R600a大，其他制冷特性及安全特性均与R600a相似。.4.混合制冷剂(1)共沸制冷剂共沸制冷剂特点：.表2–13几种共沸制冷剂的组成和沸点 代号 组分 质量成分 分子量 沸点(℃) 共沸温度 各组分的沸点(℃) R500 R12/152a 73.8/26.2 99.3 -33.5 0 -29.8/-25 R501 R22/12 84.5/15.5 93.1 -41.5 -41 -40.8/-29.8 R502 R22/115 48.8/51.2 111.6 -45.4 19 -40.8/-38 R503 R23/13 40.1/59.9 87.6 -88.0 88 -82.2/-81.5 R504 R32/115 48.2/51.8 79.2 -59.2 17 -51.2/-38 R505 R12/31 78.0/22.0 103.5 -30 115 -29.8/-9.8 R506 R31/114 55.1/44.9 93.7 -12.5 18 -9.8/3.5 R507 R125/143a 50.0/50.0 98.9 -46.7 － -48.8/-47.7.